автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Обоснование пропускной способности лесовозных дорог при различных скоростных режимах и моделях транспортного потока

Введение

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Состояние вопроса и выбор направления исследования

1.1.1 Методы определения пропускной способности лесовозных дорог

1.1.2 Способы расчета скорости движения автомобиля

1.2 Пропускная способность лесовозной дороги

1.2.1 Факторы, влияющие на пропускную способность лесовозных дорог

1.2.2 Характеристика объекта исследования Оценка состояния лесовозных дорог

1.3 Скорость как основной фактор, влияющий на пропускную способность

1.3.1 Анализ решения уравнения движения автомобиля

1.3.2 Влияние расчетной скорости на технико-эксплуатационные показатели дорог

1.3.3 Влияние интенсивности движения на скорость движения автомобиля

1.4 Выводы

1.5 Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОЦЕНКЕ

ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ПРОПУСКНУЮ

СПОСОБНОСТЬ ЛЕСОВОЗНОЙ ДОРОГИ 2.1 Определение средней скорости движения лесовозного автотранспорта

2.1.1 Измерительная аппаратура и оценка погрешности измерений

2.1.2 Методика проведения экспериментов

2.1.3 Результаты определения скорости движения автопоезда

2.1.4 Обработка и анализ экспериментальных данных 70 2.2 Особенности расчета пропускной способности на однополосных лесовозных дорогах

2.2.1 Измерительная аппаратура. Методика проведения экспериментов

2.2.2 Результаты проведенных экспериментов

2.2.3 Статистическая обработка результатов исследований по определению времени ожидания автопоезда на разъезде

2.2.4 Скорость движения автопоезда при подходе к разъезду и выхода с него

ГЛАВАЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ РАСЧЕТА ПРОПУСКНОЙ

СПОСОБНОСТИ ЛЕСОВОЗНОЙ ДОРОГИ

3.1 Особенности расчета пропускной способности лесовозных дорог

3.2 Пропускная способность лесовозной дороги при различных схемах вывозки древесины

3.2.1 Расчет пропускной способности однополосной лесовозной дороги при неупорядоченном движении

3.2.2 Расчет пропускной способности однополосной лесовозной дороги при упорядоченном движении (колонная вывозка)

3.2.3 Расчет пропускной способности двухполосной лесовозной дороги при неупорядоченном движении

3.3 Связь между пропускной способностью лесовозной дороги и ее категорийностью

ГЛАВА 4 УЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА, ДОСТИГАЕМОГО

ПРИ НАЗНАЧЕНИИ КАТЕГОРИИ ЛЕСОВОЗНОЙ ДОРОГИ 123 ПРИ ЕЕ ПРОЕКТИРОВАНИИ

4.1 Определение объема земляных работ на двухполосной и однополосной дорогах

4.2 Расчет экономии в дорожно-строительных материалах

4.2.1 Расчет потребности дорожно-строительных материалов для однополосной и двухполосной дорог

4.2.2 Определение экономии дорожно-строительных материалов

4.3 Сводный сметный расчет стоимости строительства участка

Луковецкой дороги

Актуальность темы. Основное назначение каждой лесовозной дороги состоит в том, чтобы вывезти в заданные сроки плановый объем древесины при возможно меньшей себестоимости, наименьших затратах труда, при максимальном использовании автопарка.

В современных условиях, строительство лесовозных дорог - дорогостоящий процесс. Учитывая то, что большинство лесозаготовительных предприятий работают в условиях полного хозрасчета и самофинансирования, выбор категории лесовозной дороги должен быть обоснован, так как именно от категории дороги зависит ее сметная стоимость. Отрасли необходимо иметь такую классификацию, по которой спроектированная лесовозная дорога будет вывозить весь плановый объем древесины и иметь минимальные затраты на строительство и содержание.

В нормативных документах категорию лесовозных дорог устанавливают по расчетному объему перевозок, обоснование которого нигде не приводится. Очевидно, эти нормы созданы на основе учета опыта эксплуатации магистральных дорог и изучения закономерностей движения потоков. В связи с этим вопросы исследования и разработки научно обоснованных технических решений по категорированию лесовозных дорог являются актуальными. Основным показателем, определяющим деление лесовозных дорог на категории должна быть величина пропускной способности. Пропускная способность по дорогам общего назначения в настоящее время исследована достаточно подробно, в то же время вопросы, касающиеся пропускной способности автомобильных лесовозных дорог изучены недостаточно. Преобладание однополосных лесовозных дорог (в Архангельской области - 88%) создает необходимость проведения углубленных исследований их пропускной способности. Это позволит внести определенные поправки и дополнения в существующую классификацию лесовозных дорог.

Перечисленные обстоятельства вызвали потребность в дополнительных теоретических и экспериментальных исследованиях, касающихся вопросов пропускной способности лесовозных дорог, которые послужили материалом к настоящей диссертации.

Обоснованность и достоверность результатов исследований подтверждается применением методов математического моделирования изучаемых процессов, использованием в исследовании практических достоверных данных с последующей обработкой результатов с применением методов математической статистики.

Научная новизна:

Установлены взаимосвязи между характеристиками продольного профиля дороги и скоростью движения лесовозного автопоезда, которая выражается в виде в виде регрессионных моделей.

Установлена связь пропускной способности лесовозных дорог со скоростью движения лесовозного автопоезда и моделями транспортного потока, которая выражена в виде аналитических зависимостей.

Разработаны научно обоснованные рекомендации по уточнению классификации лесовозных дорог, основанные на их пропускной способности.

Практическая значимость работы. Результаты исследований могут быть использованы проектными организациями при оценке пропускной способности лесовозных дорог, а также для установления их категории при проектировании.

Реализация новых предложений по категорированию лесовозных дорог позволит повысить транспортно-эксплуатационные показатели дорог, снизить затраты на строительство, содержание и ремонт лесовозных дорог, а также значительно уменьшить экологическую нагрузку на окружающую среДУ

На защиту выносятся:

• комплексная оценка факторов, влияющих на пропускную способность лесовозных дорог;

• математические зависимости с компьютерной поддержкой, позволяющие определять значения скорости движения лесовозных автопоездов на любом участке дороги;

• аналитические зависимости для определения пропускной способности лесовозных дорог при различных моделях транспортного потока;

• рекомендации по обоснованию пропускной способности с целью уточнения существующей классификации лесовозных дорог. Реализация результатов исследований. Скоростные режимы движения лесовозных автопоездов, полученные с помощью GPS, использовались при разработке норм расхода топлива. Рекомендации по категорированию лесовозных дорог используются в проектах института Севпромпроект.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались на научно-технических конференциях по итогам научно-исследовательских работ за 2001-2006 годы.

Публикации. Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в 5 статьях.

Объем и структура работы. Диссертационное исследование состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений. Содержание работы изложено на 140 страницах машинописного текста, включает в 24 таблицы, 30 рисунков, в списке использованных источников 70 наименований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Установлено, что главными факторами, влияющими на пропускную способность лесовозных дорог, являются скорость движения автопоездов и выбранная модель транспортного потока.

Получены аналитические зависимости, позволяющие надежно рассчитать величину пропускной способности на двух и однополосных лесовозных дорогах при трех моделях вывозки древесины:

- неупорядоченного движения на однополосной дороге с гравийным покрытием.

- упорядоченного движения (движение колоннами) по типу одноголосной дороги с тем же покрытием;

- неупорядоченного движения на двухполосной дороге

Впервые для расчета пропускной способности лесовозная дорога рассматривается как звено транспортной системы на вывозке леса (порожняковое направление, погрузка, грузовое направление, разгрузка). Грузопотоки должны быть сформированы так, чтобы обеспечить непрерывную работу всей транспортной сети, избежать узких мест и довести до минимума перегрузочные работы при перевозке древесины, чтобы достичь максимального значения пропускной способности. Показано, что при применении традиционных методов определения скорости движения лесовозных автопоездов (по продолжительности прохождения автопоездом километровых участков) и современных информационных технологий - системы GPS получаются достаточно точные результаты. Расхождение экспериментальных наблюдений с нормативными документами (СНиП 2.05.07-91 Промышленный транспорт) не превышает 3%.

Получены уравнения линейной и нелинейной множественной регрессии для достоверной оценки влияния различных характеристик продольного профиля (максимальный подъем в грузовом направлении, среднее арифметическое уклонов и дисперсия уклонов) на скорость движения лесовозных автопоездов. Используя полученные уравнения регрессии, решена задача определения скорости движения лесовозного автопоезда на различных участках продольного профиля, еще на стадии проектирования лесовозной дороги.

Данные уравнения могут быть использованы при обосновании скорости движения лесовозного транспорта в практике проектирования лесовозных дорог Архангельской области.

Результаты экспериментальных наблюдений и теоретических исследований пропускной способности лесовозных дорог показывают, что для лесовозных дорог III-в категории объем перевозок увеличился в 2,5 раза по сравнению с нормами (СНиП 2.05.07-91 Промышленный транспорт), а порог применения однополосных дорог можно поднять до 5 раз. Результаты исследования пропускной способности и категорирования лесовозных дорог могут быть использованы при уточнении действующего СНиП 2.05.07-91 «Промышленный транспорт».

135

1.К. Проектирование автомобильных дорог, ч 1,ф Автотрансиздат, М., 1961.

2. Г.Д.Дубелир, Б.Г. Корнеев. Основы проектирования автомобильныхдорог.-М., Изд-во наркомхоза РСФСР, 1938.-228с.

3. Васильев М.В., Дубровицкий С.М. Автомобильные дороги.- М.: Транспорт, 1982,136с.

4. Johnson A.N. Traffic Capacity, Highway Res. Board Proc., vol. 10, 1930.

5. Johannesson S. Highway Economics, Highway Res. Board Proc., vol. 8, 1928.i

6. Greenshields B.D. The Photographic Method of Studying Traffic Behavior,

7. Highway Res. Board Proc., vol. 13,1933.

8. Greenshields B.D A Study of Traffic Capacity, Highway Res. Board Proc., vol. 14,1934.

9. Дегтяренко B.H. Автомобильные дороги и автомобильный транспорт промышленных предприятий: Учебник для вузов.- М.: Высш. школа, 1981.- 261с., ил.

10. Бабков В.Ф. Автомобильные дороги: Учебник для вузов.- 3-е изд. перераб. и доп. М.: транспорт, 1983.-280с.

11. Сильянов В.в. Теория транспортных потоков в проектировании дорог и организация движения.- М.: Транспорт, 1977.-303с.

12. Руководство по оценке пропускной способности автомобильных дорог.• Минавтодор РСФСР М.Транспорт, 1982. - 88 с.

13. Эксплуатация автомобильных дорог: Сб. Науч. Трудов/ ОмПИ.- Омск, 1989,- 176с.

14. А.А.Калерта, И.С. Крюков, Н.А. Митин «Дорожные конструкции военно-автомобильных дорог», Из-во ВТА, Ленинград, 1953

15. Ильин Б.А., Корунов М.М., Кувалдин Б.И. Проектирование, строительство и эксплуатация лесовозных дорог. «Лесная промышленность», 1971г.-М.:1971.- 576с.

16. Крамаренко В.О. и др. Пропускная способность автомобильных дорог. М., 1985

17. Леонович И.И., Оковитый А. Л. Эксплуатация лесных дорог.-Издательство «Вышейшая школа», Минск, 1972.-446с.

18. Хорошилов Н.Ф. Временные указания для оценки трассы автомобильных дорог по скорости движения автомобиля. «Информационное письмо Союздорнии» , №11, Доиздат, М.,1950.

19. Вельский А.Е. Построение эпюр скоростей движения расчетных автомобилей при проектировании автомобильных дорог. «Научные сообщения фрунзенского политехнического института» №1, Фрунзе, ГНТК Киргизской ССр,1960.

20. Хавкин К.А Исследование влияния вертикальных кривых на скорость движения автомобиля в связи с проектированием элементов продольного профиля автомобильных дорог. Труды Киевского автомобильно-дорожного института, сборник №3. Гостехиздат, УССР, Киев,1957.

21. Великанов Д.П. Исследование средней технической скорости движения автомобилей. «Автомобиль», 1950, №6.

22. Вырка Н.П.Сухопутный транспорт леса.- Минск, «Вышейшаяшкола», 1987.-438с.

23. Зимелев Г.В. Теория автомобиля. Машгиз, М., 1959

24. Хорошилов Н.Ф. Технико-экономическое обоснование норм и технических условий на автомобильных дорогах общей сети СССР. Доклады и сообщения на научно-техническом совещании по строительству автомобильных дорог. М.:1963.

25. Вельский А.Е. Уравнение движения автомобиля на вертикальных кривых. Труды ХАДИ, №18. Харьков, Облиздат,1956.

26. Эксплуатация лесовозных автомобильных дорог Урала и Сибири.

27. Межвузовский сборник. Свердловск, изд. УПИ им. С.М.Кирова, 1979, с180.

28. Алябьев В.И. Организация вывозки древесины. (Технологические расчеты, оперативное управление); Учебное пособие. -М.: МГУЛ, 1995.-126с,

29. Алябьев В.И. Основы математического моделирования лесопромышленных процессов.- М.: ЦНИИМЭ 1994.-397с.

30. Салминен Э.О. и др. Использование GPS для повышения качества управления транспортно-технолошческими процессами в ЛПК: материалы научно-практическош семинара/СПбЛТА СПб/ЛТА, 20(М.-24с.

31. Единые нормы выработки и расценки на лесозаготовительные работы. Утверждены Государственным комитетом СССР по труду и социальным вопросам и секретариатом ВЦСПС, постановление 346/20-23 от 24 ноября 1980 г. М.: 1982. - 76 с.

32. Единые нормы выработки и расценки на лесозаготовительные работы. М.: Экономика, 1989. - 84 с.

33. Теория транспортных потоков и управление ими. Дрю Д. Изд-во «Транспорт», 1972., стр. 1-424.

34. Бабков В.Ф., Афанасьев М.Б. и др Дорожные условия и режимы движения автомобилей.- Изд-во «Транспорт», М.,1967.

35. Совершенствование техники и технологии лесозаготовок и транспортлеса: Сборник научных трудов факультета природных ресурсов АГТУ-Архангелск: Изд-во АГТУ,2005-Вып.З.-188с.

36. Бабков В.Ф. дорожные условия и безопасность движения. Журнал «Автомобильные дороги», 1960, №5

37. Павлов Ф.А. Эксплуатация автомобильных лесовозных дорог: Текст лекций.- Архангельск: РИО АЛТИ. 1993. -172с.

38. Инструкция по проектированию, строительству, содержанию и эксплуатации зимних лесовозных дорог и ледяных переправ.-Архангельск: СевНИИП,1989.-112с.

39. С.И. Морозов, И.А. Попова, Э.Н. Савельев. Трогание и торможение лесовозных автопоездов на снежно-ледяной дороге. Сборник трудов ЦНИИМЭ, вып.4,1972.

40. С.И. Морозов. Эксплуатационные показатели снежно-ледяных дорог. Лесоэксплуатация и лесосплав.- М., 1976.

41. Морозов С.И. и др. Зимние дороги в лесной промышленности / С.И. Морозов, Ф.А. Павлов, Л.Н. Плакса, Э.Н. Савельев. -М.: Лесн. пром-сть, 1969.-168с.

42. Иванов В.Н. Влияние элементов дороги на уверенность управления автомобилем. Журнал «Автомобильные дороги», 1964, №10

43. Справочник по лесовозным дорогам объединения «Архангельсклеспром», Архангельск, 1973.-112с.

44. Справочник по лесовозным дорогам объединения «Архангельсклеспром», Архангельск, 1975.-152с.

45. Справочник по лесовозным дорогам объединения «Архангельсклеспром», Архангельск,1977.-154с.

46. Хорошилов Н.Ф. Вопросы технико-экономического обоснования выбора конструкции дорожных одежд. М.,1957.

47. Мельников В.И., Сергеев П.Г. и др Сухопутный лесотранспорт и лесосплав.- М.: ГОСЛЕСБУМИЗДАТ,1962.- 316с.

48. Нефедов А.Ф. Уравнение движения автомобиля. Труды ХАДИ, №18, Харьков, Облиздат,1956.

49. Лахно ВН., Лахно РЛ. Автомобильные лесовозные поезда М-Л., 1961

50. Кременец Ю.А., Сильянов В.В. Ограничивать длину подъемов при проектировании продольного профиля дорог. Журнал «Автомобильные дороги», 1964, №10.

51. Великанов Д.П. Эксплуатационные качества отечественныхавтомобилей. Автотрансиздат,1956.

52. Кероглу JI.A. Исследование пропускной способности автомобильных дорог.Тезисы докладов на XXIII научно-исследовательской конференции. М., 1965.

53. Митропольский А.К. Элементы математической статистики.- JL: ЛТА, 1969.-273с.

54. Пижурин А.А. Лабораторные работы по методологии научных исследований, М: Лесн. пром-ть, 1976.

55. Леонтьев Н.Л. Техника статистических вычислений. -М.: Лесн. пром-ть, 1966.-250с.

56. СНиП 2.05.07-91 Промышленный транспорт / Госстрой СССР М.: АППЦИТП, 1992 -120с.

57. Мордэкэй Езекиэл и Карл А. Фокс. Методы анализа корреляций и регрессий. М.: Статистика, 1966. - 558 с.

58. Длин A.M. Математическая статистика в технике. Изд-во «Советская наука», М., 1958

59. Форсайт Дж., Молер К., Численное решение систем линейных алгебраических уравнений.-М: Изд-во «МИР», 1969.-168с.

60. Крагельский И. В., Виноградова И. Э. Коэффициенты трения. М.: Машгиз, 1962.-220 с

61. Митрофанов А.А., Камусин А.А. Моделирование и оптимизацияпроцессов лесопромышленных производств: Учебное пособие.- Арх-ск: Изд-во Арханг. гос. техн. Ун-та, 2003.- 118с.

62. Пижурин А.А., Розенблит М.С. Исследование процессов деревообработки.- М.: Лесн. пром-ть, 1984.- 232с.

63. Пижурин А.А. Основы моделирования и оптимизации процессовдеревообработки.- М.: Лесн. пром-ть, 1988.-274с.

64. Теория статистики: Учебник/Под ред. Проф. Р.А. Шмойловой.- 3-е изд. перераб.- М.: Финансы и статистика, 1999.- 560.- с.:ил.

65. Коровкин Р.Л. Моделирование и оптимизация производственных процессов :Методические указания к выполнению лабораторных работ. Архангельск: РИО АЛТИ, 1993.-39с.

66. Технические указания по проектированию лесозаготовительных предприятий.- JL: Транспорт, 1964 242 с.68 «Инструкция по проектированию лесозаготовительных предприятий» (ВСН 01-82).- Л.: Транспорт, 1984 -187с.

67. СН 467-74.Нормы отвода земель для автомобильных дорог.- М.:1. Стройиздат, 1976.-17с.

68. Матвиенко Л.С. Автомобильные лесовозные дороги (справочник). М.: Лесн. пром-ть, 1981.-264с.